1衛(wèi)星遙感勘查技術(shù)原理

用遙感技術(shù)來(lái)勘查地下資源已經(jīng)發(fā)展了近年。常用的衛(wèi)星遙感數(shù)據(jù)主要是Land-sat/(ETM) 數(shù)據(jù)，美國(guó)近年來(lái)發(fā)射的新一代地球觀測(cè)衛(wèi)星燈數(shù)據(jù)以及我國(guó)自行發(fā)射的資源衛(wèi)星數(shù)據(jù)。

用紅外探測(cè)技術(shù)勘查地?zé)豳Y源是在20世紀(jì)70年代才發(fā)展起來(lái)的高新技術(shù)，基本原理是利用光譜中紅外林(3-5μm)和遠(yuǎn)紅外(8-14μm)對(duì)溫度反應(yīng)的敏感性來(lái)判知的。太陽(yáng)輻射和地下熱能晝夜不斷地向上傳輸都使得地表面產(chǎn)生不同的溫度，若干地表溫度的平均值稱(chēng)為該區(qū)地溫背景值。如果地下賦存有熱能，則由于傳導(dǎo)和生產(chǎn)不同的對(duì)流作用向地表傳遞，使得地表溫度大于正常地表溫度，形成凸出地表平均溫度的“熱島”即熱異常，而這種異常常可以被衛(wèi)星遙感探測(cè)到并記錄下來(lái)，經(jīng)計(jì)算機(jī)處理就可以成像。當(dāng)然這種熱島也可以由許多因素造成，比如地表由熱力廠、發(fā)電廠、大型化工廠和金屬冶煉廠等等散發(fā)出來(lái)的熱量，也都可以形成局部熱島而與地?zé)?/a>熱島相混淆，造成真假熱島難分的局面。尤其在人口集中居住的城鎮(zhèn)和大中小城市也可以產(chǎn)生高于地溫背景值的“熱島”現(xiàn)象，因此，對(duì)熱島圖一定要進(jìn)行真假識(shí)別。最初，種種識(shí)別需要人工地面進(jìn)行調(diào)查，逐一核實(shí)確定。現(xiàn)在已有專(zhuān)用軟件能將城市熱島、工廠熱島和水污熱島等并非地?zé)?/a>引起的假熱島剔除而保留真熱島，也就大大減輕了人工的勞動(dòng)和降低了成本。因此，最基本的衛(wèi)星遙感勘查原理可以簡(jiǎn)述如下:

物理實(shí)驗(yàn)表明，任何溫度在0 K以上的物體都向外發(fā)射輻射，地表物質(zhì)同樣如此。大陸地表表面溫度 全球性大約在300 K左右，其輻射主要是3μm以上的長(zhǎng)波輻射，最大電磁輻射波長(zhǎng)為8-11.3μm，即熱紅外波段。這一波段無(wú)論白天或者黑夜都能被衛(wèi)星上裝載的熱傳感器感應(yīng)到并能記錄下來(lái)。由于衛(wèi)星上裝載的熱傳感器的感應(yīng)能量與發(fā)射物體的溫度成正比，通過(guò)測(cè)量長(zhǎng)波輻射的強(qiáng)度就可以判知地表冷熱分布的狀況，并且用灰度學(xué)深淺表示物體溫度的高低來(lái)成像。假如地表出露高于地表Y0背景值的地方，熱傳感器就可以捕捉到它并且把它反映出來(lái)，形成熱島或稱(chēng)為熱異常。人們根據(jù)熱島就可以反過(guò)來(lái)判知其地下有熱源存在。因此，遙感圖上的熱島來(lái)源于地下的熱源，有沒(méi)有地下熱源，就成為遙感勘查成果的關(guān)鍵。

2 衛(wèi)星遙感勘查的技術(shù)集成

在地?zé)豳Y源勘查過(guò)程中，為了達(dá)到方便快捷、準(zhǔn)確經(jīng)濟(jì)的目的，光衛(wèi)星遙感單項(xiàng)技術(shù)不行，還要有輔助的勘查工具才行，我們這次江蘇泰州地?zé)豳Y源系統(tǒng)勘查過(guò)程中使用的遙感(RS)、地理信息系統(tǒng)(GIS)和全球定位系統(tǒng)(GPS)三合為一成像技術(shù)是21世紀(jì)的高新技術(shù)，是當(dāng)前世界發(fā)達(dá)國(guó)家在軍事偵察、資源調(diào)查等領(lǐng)域首先使用的高新技術(shù)。這種技術(shù)在從已知推未知過(guò)程中相當(dāng)準(zhǔn)確，但是從未知再推已知過(guò)程中尚未有先例。也就是說(shuō)，利用這種方法，在有地?zé)?/a>產(chǎn)出或自然露頭地區(qū)應(yīng)用，準(zhǔn)確率相當(dāng)高，但用于未知地區(qū)來(lái)直接判斷有無(wú)則屬于盲人摸象階段。泰州地?zé)豳Y源沒(méi)有地表自然露頭，地下已知的僅是石油鉆井探測(cè)到的，上面覆蓋較厚，屬于地?zé)?/a>隱伏區(qū)，使得找礦難度加大、風(fēng)險(xiǎn)加大。利用3S技術(shù)如何在隱伏地區(qū)成功地找到地?zé)豳Y源則是本項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵，也是本項(xiàng)目的創(chuàng)新之所在。3S復(fù)合成像技術(shù)不是簡(jiǎn)單的3項(xiàng)技術(shù)的疊加，因?yàn)槊宽?xiàng)技術(shù)都有缺點(diǎn)，疊加的結(jié)果不僅會(huì)出現(xiàn)優(yōu)+優(yōu)，而且也會(huì)出現(xiàn)劣+劣。復(fù)合技術(shù)就是充分選取優(yōu)十優(yōu)而屏蔽劣+劣的出現(xiàn)。

因此，我們利用衛(wèi)星遙感勘查地?zé)?a href="http://sxvnqb.com/t/資源.html" >資源，尤其是使用3S復(fù)合成像技術(shù)是一項(xiàng)難度較大且要求較高的科學(xué)與生產(chǎn)相結(jié)合的實(shí)踐活動(dòng)。這項(xiàng)活動(dòng)的成敗取決于兩個(gè)基本點(diǎn) 一個(gè)是泰州地下確實(shí)存在有地?zé)豳Y源，另一個(gè)則是得用衛(wèi)星遙感技術(shù)能夠把地?zé)岙惓Ｎ恢谩囟群?a href="http://sxvnqb.com/t/熱儲(chǔ).html" >熱儲(chǔ)水平分布狀況及大小反映出來(lái)。

基本原理清楚，但要把它變成實(shí)用技術(shù)，最關(guān)鍵的一環(huán)是實(shí)現(xiàn)技術(shù)創(chuàng)新。而技術(shù)創(chuàng)新中往往不是單項(xiàng)技術(shù)所能成就，需要兩種或兩種以上的技術(shù)進(jìn)行有效的合成才能奏效。本次衛(wèi)星遙感勘查地?zé)豳Y源，就使用了RS+GIS+GPS的3S技術(shù)集成，大大提高了勘查的精度和速度，既節(jié)約了寶貴的時(shí)間和資金，又提高了工作效率。

本次衛(wèi)星遙感勘查長(zhǎng)波波段MODIS(中分辨成像光譜儀Moderate-resolution Imaging Specerora-diameter)是美國(guó)TERRA衛(wèi)星上搭載的一個(gè)高光譜傳感器，具有36個(gè)波段，分辨率為1000 m，31波段的數(shù)據(jù)，中心波長(zhǎng)為11μm。該波長(zhǎng)可以較好地反映地表溫度，同時(shí)選取冬季數(shù)據(jù)來(lái)抑制其他熱源。底圖使用6景冬季數(shù)據(jù)鑲嵌而成，分辨率為30 m。將MODIS數(shù)據(jù)TM數(shù)據(jù)校正配準(zhǔn)合成之后，MODIS數(shù)據(jù)作為紅波段，TM4、3波段作為綠、藍(lán)波段合成彩色圖像，然后按照已知的地?zé)狳c(diǎn)的輻射亮試驗(yàn)值對(duì)MODIS數(shù)據(jù)進(jìn)行密度分割，就得到地?zé)岙惓７植紙D。泰州及其鄰區(qū)地?zé)豳Y源的熱島就躍然紙上，一目了然。從以上可以看出，只要基本原理能夠?qū)崿F(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)換，就會(huì)把復(fù)雜的東西變得十分簡(jiǎn)單，這就是高新技術(shù)發(fā)展給人們帶來(lái)的極大方便，使以前根本想象不到，或想做而做不到的事變成現(xiàn)實(shí)，使人們?nèi)缭敢詢(xún)敗?o:p>

為了把泰州地?zé)豳Y源遙感異常反映得更加明顯，我們依據(jù)輻射亮度的強(qiáng)、中、差，又將異常劃分為高溫、中溫和低溫三個(gè)類(lèi)型。為了避免相互混淆而一目了然，將高溫、中溫和低溫熱異常分別成圖。表1是本次應(yīng)用的輻射亮度與地?zé)岙惓囟葘?duì)應(yīng)關(guān)系表。

（表1 輻射亮度與地?zé)岙惓囟葘?duì)應(yīng)關(guān)系）

特別值得指出的是，這個(gè)對(duì)應(yīng)關(guān)系是我們依據(jù)泰州地?zé)釋?shí)際而制定出來(lái)的，因?yàn)樵诘責(zé)豳Y源地質(zhì)勘查國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB11615-89中規(guī)定，地?zé)豳Y源按溫度分為高溫、中溫、低溫三級(jí)，并且標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定如表2 。

為了更切合泰州地?zé)豳Y源勘查的實(shí)際，我們制定了地方標(biāo)準(zhǔn)。表1即為地方標(biāo)準(zhǔn)的劃分，它更貼近于低溫地?zé)豳Y源 國(guó)家標(biāo)準(zhǔn) 開(kāi)發(fā)利用的實(shí)際。

(表2 地?zé)豳Y源溫度分級(jí)）

3實(shí)際應(yīng)用的成果

  （1）繪出了衛(wèi)星遙感地?zé)岙惓７植紙D（1:10萬(wàn)），共發(fā)現(xiàn)高溫地?zé)?/a>異常76處，呈塊狀分布。

  （2）在地?zé)岙惓^(qū)內(nèi)，利用V5系統(tǒng)勘查地?zé)岙惓５拇瓜蚍植紶顩r，并在此基礎(chǔ)上確定了鉆井井位。

  （3）鉆井驗(yàn)證。設(shè)計(jì)井位為1000 m，實(shí)際鉆井1006 m 。熱水分三層，井口出水水溫為42℃，水量為30 m3/h。

至此，衛(wèi)星遙感異常圖的準(zhǔn)確性得到證實(shí)。